電機學(xué)：異步機 17章 特性

1、第四篇 異步機第17章 異步電動機特性17.1 基本特性（空載特性 + 堵轉(zhuǎn)特性）17.2 機械特性（轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性）17.3 工作特性17.1.1 空載特性17.1.2 短路特性17.1 異步電動機的基本特性空載特性的定義空載特性的功能：求勵磁阻抗、鐵耗機耗鐵耗和機耗的分離勵磁阻抗的計算17.1.1 空載特性1 定義-空載電流I10和空載功率P10與端電壓U1之間的關(guān)系：I10= f（U1）和P10= f（U1）。如圖所示。參見下頁T形電路。 17.1.1 異步電動機的空載特性-開路特性用T形電路描述空載特性-即開路特性2 空載特性的功能求勵磁阻抗-Rm、Xm 、Zm ； 求鐵耗機耗-pF

2、e、p。 3 鐵耗和機耗的分離空載時，電動機的輸入功率P10用以定子銅耗pCua、鐵耗和機耗，如上面第一式。從P10減去pCua即為鐵耗機耗之和，如上面第二式。鐵耗大約與端電壓的平方成正比。機耗則與端電壓的無關(guān)，僅與轉(zhuǎn)速有關(guān)。把鐵耗和機之和與端電壓平方值的關(guān)系畫成曲線pFe+p=f（U12），如圖示。該線基本上是一條直線，把該線延長到U1=0處，則該點的縱坐標(biāo)就表示與端電壓大小無關(guān)的機耗p，虛線以上部分則是隨電壓而變化的鐵耗。3 鐵耗和機耗的分離鐵耗大約與端電壓的平方成正比。機耗則與端電壓的無關(guān)，僅與轉(zhuǎn)速有關(guān)。把鐵耗機耗之和與端電壓平方值的關(guān)系畫成曲線pFe+p=f（U12），如圖示。該線基本

3、上是一條直線，把該線延長到U1=0處，則該點的縱坐標(biāo)就表示與端電壓大小無關(guān)的機耗p，虛線以上部分則是隨電壓而變化的鐵耗。3 鐵耗和機耗的分離：續(xù)1理解pFe+p=f（U12）：從Y=f(X)到Y(jié)=f(X2)以第一行為縱標(biāo)，第二行為橫標(biāo)，得一拋物線。以第一行為縱標(biāo)，第三行為橫標(biāo)，得一直線。比較可見，從Y=f(X)到Y(jié)=f(X2)，相當(dāng)于對橫標(biāo)進行了拉伸-把一條拋物線拉成了一條直線。鐵耗和機耗的分離：續(xù)2 本頁ppt不要求。有意思的是，如果進一步拉伸橫標(biāo)，畫Y=f(X4)的圖形，我們將得到一條以橫軸為對稱軸的拋物線。拋物線直線拋物線：物極必反。事實上，對橫標(biāo)的拉伸相當(dāng)于對縱標(biāo)的壓縮：沿縱軸進行平方

4、壓縮，直線就成了開口向右的拋物線了。4 勵磁阻抗的計算空載電阻R0、空載電抗X0、空載阻抗Z0勵磁電阻Rm、勵磁電抗Xm、勵磁阻抗Zm各參數(shù)的意義-參見下面的T形電路：勵磁阻抗的計算：續(xù)1鐵耗機耗分離以后，先算Rm：短路特性的定義短路特性的功能： 求短路阻抗， 求轉(zhuǎn)子電阻， 求原副電抗。短路阻抗的計算轉(zhuǎn)子電阻的計算原副電抗的計算6 飽和漏抗的概念-為電機設(shè)計服務(wù)，不要求。17.1.2 短路特性-即堵轉(zhuǎn)特性1 定義-堵轉(zhuǎn)電流I1k和堵轉(zhuǎn)功率P1k與端電壓U1之間的關(guān)系：I1k= f（U1）和P1k= f（U1）。如圖所示。參見下頁T形電路。 17.1.2 異步電動機的短路特性-堵轉(zhuǎn)特性用短路T形

5、電路描述短路特性-即堵轉(zhuǎn)特性2 短路特性的功能求短路阻抗-Rk、Xk 、Zk； 求原副漏抗-X1、 X2；求轉(zhuǎn)子電阻-R2 。 短路阻抗的計算參見下面的電路-短路T形電路。轉(zhuǎn)子電阻的計算一般Zm Z2，堵轉(zhuǎn)時勵磁電流可略去不計，于是： 5 原副漏抗的計算一般X1和 X2相差不大，可近似認為二者相等。于是： 6 飽和漏抗的概念-為電機設(shè)計服務(wù)，不要求。17.2.1 Te-s表達式的推導(dǎo)17.2.2 Te-s表達式的圖形17.2.3 最大轉(zhuǎn)矩三特征17.2.4 過載能力17.2.5 起動轉(zhuǎn)矩三特征17.2.6 起動能力17.2.7 機械特性 - n-Te曲線17.2.8 諧波磁場對Te-s曲線的影

6、響-不要求。17.2 異步電動機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性-Te-s曲線17.2.1 Te-s表達式的推導(dǎo)1 推導(dǎo)基于c的I2準(zhǔn)確表達式2 推導(dǎo)基于c的I2近似表達式3 推導(dǎo)Te-s表達式1 推導(dǎo)基于c的I2準(zhǔn)確表達式課本第154頁有該表達式。2 推導(dǎo)基于c的I2近似表達式參見上頁基于c的I2準(zhǔn)確表達式3 推導(dǎo)Te-s表達式參見上頁基于c的I2近似表達式17.2.2 Te-s表達式的圖形 1 Te-s曲線 2 三種狀態(tài)：電磁制動、電動、發(fā)電1 Te-s曲線2 三種狀態(tài)：電磁制動狀態(tài)、電動機狀態(tài)、發(fā)電機狀態(tài)17.2.3 最大轉(zhuǎn)矩三特征特征1 正比于電壓平方特征2 近似反比于漏抗之和特征3 與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)

7、最大轉(zhuǎn)矩特征1：正比于電壓平方最大轉(zhuǎn)矩特征2：近似反比于漏抗之和（忽略R1）最大轉(zhuǎn)矩特征3：與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)但臨界轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電阻成正比。見下頁圖。最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)的圖示：17.2.4 過載能力電動機的最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為過載能力，記為kT。17.2.5 起動轉(zhuǎn)矩三特征特征1 正比于電壓平方特征2 與漏抗之和的平方反相關(guān)特征3 與轉(zhuǎn)子電阻正相關(guān)（一定范圍內(nèi)）特征3 可參見上上頁之圖。17.2.6 起動能力電動機的起動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為起動能力，記為kst。17.2.7 機械特性-n-Te曲線把Te-s曲線的縱橫軸對調(diào)，并把s換成n，即得機械特性，即n-Te曲線。如圖示。圖中同時畫

8、出了負載的機械特性。二者的交點為電動機驅(qū)動系統(tǒng)的運行點。17.2.8 諧波磁場對Te-s曲線的影響不要求。17.3.1 工作特性定義17.3.2 轉(zhuǎn)速特性17.3.3 電流特性17.3.4 轉(zhuǎn)矩特性 17.3.5 功因特性17.3.6 效率特性17.3.7 用直接負載法求取工作特性-不要求17.3.8 由參數(shù)算出異步電動機的主要運行數(shù)據(jù)-不要求。17.3 異步電動機的工作特性工作特性定義-額定電壓和額定頻率下，電動機的轉(zhuǎn)速n、電流I1、轉(zhuǎn)矩Te、功因cos1及效率與輸出功率P2之間的關(guān)系。 見后面的圖形。 17.3.1 異步電動機工作特性的定義17.3.2 轉(zhuǎn)速特性原因：空載時，s0。 P2增

9、大I2增大。pCu2平方倍增大；Pe則近似一次方增大。故s隨P2增大； n隨P2減小。轉(zhuǎn)差率微微上翹。轉(zhuǎn)速微微下傾。原因如右。17.3.3 電流特性 I1 =f（P2）。I1隨P2增大近似線性增大。分析：Im很小且基本不變?？蛰d時I20P2增大I2近似線性增大 I1近似線性增大。17.3.4 轉(zhuǎn)矩特性 Te =f（P2）從空載到額定負載，轉(zhuǎn)速變化很小。而T0近似不變。故Te =f(P2)近似為一直線 。17.3.5 功因特性 cos1=f（P2） 分析見右：空載時功因很低,約0.10.2。P2增加I1的有功分量增大，功因提高。到PN時，功因最大。-接下頁。17.3.5 功因特性 cos1=f（P2）：續(xù)如果P2繼續(xù)增大，由于s較大，轉(zhuǎn)子的功因角較大，轉(zhuǎn)子功因cos2下降較快。于是定子功因cos1開始下降。 17.3.6 效率特性 =f（P2）與變壓器類似，當(dāng)不變損耗等于可變損耗時，異步電動機效率達到最高。異步電動機的最大效率一般發(fā)生在（0